Problemas comuns na medição de umidade e como evitá-los

Você já participou da série de webinars da Vaisala Humidity Academy? Se sim, esperamos que você tenha aprofundado seu entendimento sobre a medição de umidade industrial. Se ainda não conferiu os episódios, não deixe de assistir. Para complementar a série, este post discute algumas armadilhas comuns ao instalar sensores – ajudando você a evitar erros causados por instalações incorretas.

A medição precisa começa com a instalação correta

Existem muitos erros comuns cometidos na instalação de sensores, todos podendo levar a erros de medição. Uma medição imprecisa pode resultar em uso excessivo de energia, baixa qualidade do produto e eficiência do processo, recalls caros devido à não conformidade e condições subótimas para as pessoas em edifícios. As dicas abaixo vão ajudar você a acertar a instalação na primeira vez, melhorando a precisão das medições.

Ao instalar sensores internos de parede, sempre:

1. Escolha o local de instalação correto

A consideração mais importante ao instalar um sensor de medição para controlar um espaço ocupado é o seu local. Você quer medir as condições que as pessoas estão experimentando no ambiente, por isso é essencial escolher um local representativo, com fluxo de ar livre e sem fontes de calor próximas.

Alguns erros comuns a serem evitados:

• Instalar o sensor em uma área com fluxo de ar restrito, como atrás de uma porta, equipamento ou móvel.
• Instalar o sensor próximo a qualquer coisa que produza calor, como um radiador, duto de aquecimento, ou acima de uma impressora ou copiadora.
• Instalar o sensor sob luz solar direta – certifique-se de considerar o sol em todos os momentos do dia.
• Instalar um sensor de parede no teto.
• Instalar o sensor alinhado a um duto de ar – isso pode alterar a leitura do sensor mais rapidamente do que o próprio ambiente consegue se equilibrar, resultando em ajustes mais frequentes no sistema..

2. Instale o sensor na direção correta

Sensores de parede possuem tanto o sensor quanto a eletrônica em uma caixa compacta, por isso são projetados para serem instalados em uma direção definida. Qualquer calor gerado pela eletrônica sobe, então o sensor precisa estar abaixo da eletrônica para garantir que o calor não afete a medição. Além disso, se o sensor for instalado de lado, o ar quente não conseguirá escapar, resultando em uma leitura de temperatura mais alta e uma leitura de umidade mais baixa.

3. Instale múltiplos sensores lado a lado

Alguns sensores de parede geram calor, por isso não é recomendado instalar um sensor de temperatura ou umidade acima de outra unidade de parede. Se isso ocorrer, o calor pode afetar as medições do outro sensor – isso pode ser um problema especialmente para sensores de gás, que são conhecidos por gerar mais calor do que outros sensores. O ideal é instalar os sensores lado a lado, seguindo as recomendações de instalação do fabricante. Se for necessário instalar sensores um acima do outro, o sensor que gera mais calor deve ficar bem acima dos demais sensores.

4. Considere o fluxo de ar no ambiente

Sensores padrão de umidade e temperatura são projetados para funcionar bem em ambientes típicos de escritório. Se você for instalar sensores em um ambiente com fluxo de ar forçado para baixo, como uma sala limpa (cleanroom), o ar quente do topo da eletrônica irá fluir para baixo sobre os sensores e elevar a temperatura medida. A solução para isso é utilizar um sensor projetado para cleanrooms e ambientes similares. Nesses sensores, o sensor e a eletrônica ficam separados. Isso mantém os sensores longe de qualquer aquecimento, mas ainda permite contato suficiente com o ambiente.

5. Atenção às diferenças de pressão e à vedação inadequada

Se houver uma diferença de pressão entre o ambiente que está sendo medido e as cavidades da parede no edifício, isso pode causar leituras imprecisas. Uma pressão mais baixa no ambiente pode fazer com que o ar frio flua diretamente para o sensor através da abertura do cabo na parede, reduzindo significativamente a leitura de temperatura. A solução para isso é vedar a passagem dos cabos.

6. Evite erros causados por condução

Paredes de concreto e aço podem conduzir calor, então sensores fixados diretamente na parede podem não indicar com precisão a temperatura e a umidade reais do ar. A solução para isso é adicionar uma camada de isolamento entre a parede e o transmissor, ou instalar o sensor em uma parede interna ou em uma superfície mais isolada.

O concreto também afeta as medições de CO₂ – se você instalar um sensor de CO₂ em uma superfície de concreto, obterá uma leitura de CO₂ extremamente baixa, que não representa o ar do ambiente. Fixar uma placa abaixo do sensor geralmente resolve esse problema.

7. Evite erros causados pelo calor corporal

Esse tipo de erro geralmente ocorre em medições portáteis, quando o calor do corpo causa leituras imprecisas. Se você estiver realizando medições portáteis, não segure o dispositivo de medição muito próximo ao corpo e evite respirar sobre o sensor.

Ao instalar sensores em dutos, sempre:

1. Garanta o equilíbrio das temperaturas interna e externa

Para dispositivos montados em dutos, a fonte mais comum de erro é a diferença de temperatura entre o ar de dentro e fora do duto, por exemplo, se você deseja medir as condições externas a partir de um duto de entrada. Diferenças de temperatura podem causar a transferência de calor pelo tubo do sensor, distorcendo as leituras de temperatura e umidade.

Esses efeitos são mais pronunciados em dutos isolados ou com baixa velocidade de fluxo de ar ou profundidade de inserção do sensor menor. A solução é usar um sensor externo de alta qualidade ou isolar adequadamente o sensor.

2. Proteja contra danos por condensação

Se houver alta umidade no duto e uma temperatura mais baixa fora dele, a condução pode resfriar o tubo do sensor, causando a formação de condensação sobre o sensor. A condensação também pode se formar dentro do duto e escorrer pelo tubo até o sensor. Se o sensor estiver inclinado para baixo, isso pode causar leituras incorretas ou até mesmo corrosão. Para minimizar os efeitos e possíveis danos causados pela condensação, o sensor deve ser instalado horizontalmente ou, se necessário, levemente inclinado para cima. Isso permitirá que qualquer condensação caia longe do elemento sensível.

3. Não instale sensores em ramais mortos

Assim como acontece com sensores de parede internos, é importante instalar sensores em um local representativo. Se você instalar um sensor em uma seção de duto sem fluxo (ramal morto), o ar pode não circular pelo sensor, o que faz com que a medição não represente as condições do fluxo principal. O ar que permanece ao redor do sensor muda mais lentamente do que o fluxo principal, portanto as leituras nem sempre serão precisas para as condições atuais. Sempre certifique-se de que seu sensor tenha contato constante com o fluxo de ar adequado, evitando locais de instalação em ramais mortos.

4. Considere suas opções ao instalar parcialmente dentro de um processo

Para sensores instalados parcialmente dentro e parcialmente fora de um processo, a diferença de temperatura pode ser muito grande. Por exemplo, ao medir a temperatura e a umidade relativa em um forno de panificação através de uma parede isolada, o corpo metálico do sensor pode apresentar fuga térmica, fazendo com que o sensor registre uma temperatura mais baixa e uma umidade relativa mais alta do que as reais condições do forno. A fuga térmica depende do fluxo – em ar parado, a sonda esfria mais, aumentando a margem de erro. Com umidade mais alta, além das medições de temperatura e umidade relativa estarem incorretas, você também terá problemas de condensação.

Há duas soluções para esse problema. A primeira é melhorar a instalação: mova a sonda mais para dentro do processo e/ou isole qualquer parte da sonda que fique fora do processo. Isso minimiza a diferença de temperatura e permite medir a umidade relativa com precisão. Você também pode considerar se realmente é necessário medir umidade relativa. Existem outros parâmetros – alguns com a vantagem de não dependerem da temperatura, permitindo o uso de uma sonda aquecida para evitar a formação de condensação.

5. Não instale sensores muito próximos a um umidificador

Sensores de umidade em dutos são frequentemente usados para controle de umidificação, que é realizado com nebulizadores ou umidificadores de spray. Instalar um sensor de duto muito próximo ao umidificador faz com que a água se acumule no sensor em forma de condensação, tornando impossível obter medições precisas.

Nos piores casos, o sensor pode ser danificado, mas mesmo em situações menos graves é impossível controlar qualquer coisa com precisão usando medições de um sensor constantemente afetado pela umidade. O molhamento e a secagem periódicos do sensor causam grandes variações nas leituras de umidade, fazendo com que o equipamento funcione continuamente e as condições sejam mantidas incorretamente. Além disso, a deriva e a contaminação do sensor serão aceleradas, aumentando ainda mais as imprecisões.

Para evitar esses problemas, os sensores de duto devem ser instalados a uma distância suficiente dos umidificadores. Essa distância depende do tamanho do duto e da velocidade do fluxo, mas como regra geral, recomenda-se cinco metros. Ao instalar um sensor de duto, também é uma boa ideia fazer um acesso adicional a jusante do sensor, que pode ser usado para instalar temporariamente uma sonda de referência para verificar e calibrar seu sensor principal. Esse acesso pode ser coberto com fita adesiva quando não estiver em uso para evitar vazamentos.

Ao instalar sensores externos, sempre:

1.  Use um escudo contra radiação solar

A radiação solar pode facilmente aquecer os sensores em até 2 °C (4–5 °F). Para evitar os efeitos da radiação solar, utilize um sensor com escudo de radiação de alta qualidade que seja preto sob as placas. O vento reduz o aquecimento, então instale seu sensor em um local com livre circulação de ar; também é importante manter o escudo limpo, pois um escudo sujo aquece mais. A limpeza pode ser necessária com mais frequência em áreas urbanas – se o exterior do escudo estiver preto ou sujo, a limpeza já está atrasada! Se for instalar o sensor em uma parede, prefira paredes voltadas para o norte, pois recebem menos exposição solar.

2. Proteja seu sensor da chuva e do mau tempo

Chuva, neve ou condensação podem causar acúmulo de água sobre ou próximo ao sensor, provocando deriva e leituras de umidade mais altas do que o real. O mau tempo também pode danificar o sensor. Existem várias formas de proteger seu sensor das intempéries:

• Utilize um sensor projetado para funcionar em condições externas úmidas
• Instale o sensor em um local com boa circulação de ar – o vento faz com que a água evapore, garantindo medições confiáveis
• Para aplicações industriais, use uma sonda aquecida para eliminar os efeitos da condensação

3. Instale seu sensor longe de outras fontes de calor

As paredes dos edifícios podem ter alta massa térmica e armazenar calor ou frio; elas também podem ser aquecidas pela radiação solar. Se o sensor for instalado próximo a uma parede ou telhado preto sem afastamento suficiente, isso pode tornar suas medições imprecisas.

Para reduzir esses efeitos de aquecimento, sensores de medição externa devem ser instalados em locais onde o fluxo de ar e o vento não sejam obstruídos, idealmente em um mastro completamente afastado de edifícios ou no telhado. Evite superfícies escuras expostas à luz solar direta e não instale sensores sob beirais de telhados. Isso porque o ar quente se acumula sob o beiral, causando resultados de medição imprecisos e não confiáveis.